光對紫色甘薯花青素積累及相關(guān)酶基因表達(dá)的影響.pdf

1、紫色甘薯(purple sweet potato)是栽培甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam．]中一個具有獨特遺傳性狀和經(jīng)濟(jì)價值的特色品種類型，因塊根呈深紫色而得名。紫色甘薯色素的分離和鑒定結(jié)果表明，其主要成分為花青素(cyanidin)。目前，植物花色素苷生物合成的基因表達(dá)、信號傳導(dǎo)與調(diào)控的研究主要集中在花、果實和種子等器官。紫色甘薯的根及塊根深埋于土壤中，處于完全遮光狀態(tài)，卻能大量積累花青素，呈現(xiàn)紫色或深紫色。紫色甘薯

2、根中花青素生物合成的調(diào)控方式與植物花、果等地上器官的情形顯然不同，可能存在一種全新的花青素合成與調(diào)控機(jī)制。花色素苷的生物合成受多種內(nèi)外因素的共同調(diào)控，其中，光是重要的調(diào)節(jié)因素，探究光是如何調(diào)控紫色甘薯地下部分塊根花青素的生物合成是一個具有重要生物學(xué)意義的理論問題；同時，如果揭示了地下部分花青素合成的機(jī)制、相關(guān)基因的功能和遺傳規(guī)律，則可以應(yīng)用基因?qū)W的原理，通過相應(yīng)的技術(shù)來調(diào)控花青素的合成，從而可以為紫色甘薯的栽培及分子育種奠定理論和技術(shù)基

3、礎(chǔ)。 本論文以紫色甘薯“山川紫”為試材，以白心甘薯“禺北白”為對照，在建立液體培養(yǎng)體系的基礎(chǔ)上，對不同光照條件下兩種試材中花青素的積累及相關(guān)合成酶基因的表達(dá)進(jìn)行分析。主要得到以下結(jié)論： 1.紫色甘薯液體培養(yǎng)體系的建立。采用紫色甘薯品種“山川紫”為試材，以株高增長量、新增葉片數(shù)、最大葉片面積、根數(shù)、根長和根鮮重等為指標(biāo)，對影響紫色甘薯在液體培養(yǎng)條件下生長的因素進(jìn)行了研究。試驗結(jié)果及單因子方差分析表明，在Hoagland培養(yǎng)

4、液培養(yǎng)中，取自紫色甘薯植株中部莖段的插條生長狀態(tài)顯著強(qiáng)于取自頂部或基部莖段的插條；在以清水、1/4 Hoagland、1/2 Hoagland、Hoagland、1/4 MS、1/2 MS和MS為培養(yǎng)液進(jìn)行紫色甘薯液體培養(yǎng)時，以1/2Hoagland的培養(yǎng)效果最佳。 2.光調(diào)控紫色甘薯花青素的生物合成。全株光照、上部光照處理促進(jìn)“山川紫”和“禺北白”葉片、葉柄和莖中花青素的積累，下部光照和全黑暗處理抑制其花青素的積累；全株光照、

5、上部光照和下部光照處理促進(jìn)“山川紫”根中花青素的積累，全黑暗處理抑制其花青素的積累；地上部位是接受光信號的主要部位。 3.光影響紫色甘薯不同部位糖類的積累。全株光照、上部光照處理促進(jìn)“山川紫”和“禺北白”葉片、葉柄、莖和根中糖分的積累，下部光照和全黑暗處理抑制其糖分的積累，地上部位是接受光信號、進(jìn)行光合作用的主要部位。 4.“山川紫”和“禺北白”中某些相關(guān)酶基因的表達(dá)受光調(diào)控，即光照促進(jìn)其表達(dá)，黑暗抑制其表達(dá)；光信號的接

6、受部位也有不同，有些酶基因光信號接受部位是地上部分，有些地上和地下部分的都是光信號接受部位。“山川紫”和“禺北白”中有些相關(guān)酶基因的表達(dá)不受光調(diào)控。“山川紫”和“禺北白”葉柄中的CHS，“山川紫”根和“禺北白”葉片、葉柄和根中的CHI，“山川紫”根和“禺北白”葉柄和根中的F3'H及“禺北白”葉柄中的DFR和ANS都不受光調(diào)控；除此之外，其余酶基因均受光調(diào)控，其中，“山川紫”葉片中的CHS、CHI、F3H、F3'H和葉柄中的CHI、F3H